(57)【要約】  コーンビームCTの撮影終了と同時に、自動的に、穿刺の方位角を含む断面とその直交断面と、穿刺パスを中心線とする中心投影像とを、表示し得るコーンビームX線CT装置を提供するために、X線を発生させるX線源11と、X線検出器12と、X線源11とX線検出器12とを対向配置して回転させる回転手段13と、被検体の投影データから、被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択する抽出手段310と、選択された投影データが撮影されたときの特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、方位角に平行で代表点の座標を通る特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して前記被検体の特定断面再構成像を生成する特定断面再構成手段300と、特定断面再構成像を表示する画像表示手段80と、を備える。
2011055741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線を発生させるX線源と、
前記X線源に対向して配置され、被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、
前記X線源と前記X線検出器とを対向配置して回転させる回転手段と、
前記被検体の投影データから、前記被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、前記特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択する抽出手段と、
前記選択された投影データが撮影されたときの前記特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、前記方位角に平行で前記代表点の座標を通る実空間領域からなる特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の特定断面再構成像を生成する特定断面再構成手段と、
前記特定断面再構成像を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、前記X線検出器のX線入射面を含む2次元平面における前記特定部位投影領域の傾き角度が所定角度となること、又は前記特定部位投影領域の長さが所定長となること、若しくは、前記特定部位投影領域の濃度値が所定値となること、のうち少なくとも一以上の条件を満たす前記投影データを選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項３】
前記特定部位は、前記被検体に含まれ、かつ、軸方向を有する形状の高吸収体により構成され、
前記抽出手段は、前記特定部位投影領域として、前記高吸収体が撮影された領域である高吸収体投影領域を抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項４】
前記特定断面再構成手段は、前記実空間における前記高吸収体の軸方向の方位角と、前記高吸収体投影領域の重心の前記実空間における座標と、を算出し、前記特定断面領域として、前記高吸収体の軸方向に平行で前記重心の座標を通る前記実空間領域からなる縦断面領域を求め、当該縦断面領域で得られた前記投影データを逆投影して前記被検体の縦断面再構成像を生成する、
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
【請求項５】
前記特定断面再構成手段は、前記選択された投影データが撮影されたときの前記実空間の一軸を基準とする前記X線の照射角度である投影角度と、前記選択された投影データが撮影されたときに前記回転の回転中心軸が前記投影データにおいて投影された領域からなる中心軸投影領域の前記X線検出器のX線入射面を含む2次元座標における座標と、前記高吸収体投影領域の重心の前記2次元座標における座標と、前記X線源から前記X線入射面までの距離と、前記X線検出器に配列されたX線検出素子の素子間隔と、に基づいて前記高吸収体の軸方向の方位角を算出する、
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
【請求項６】
前記特定断面再構成手段は、前記選択された投影データが撮影されたときの前記実空間の一軸を基準とする前記X線の照射角度である投影角度と、前記選択された投影データが撮影されたときに前記回転の回転中心軸が前記投影データにおいて投影された領域からなる中心軸投影領域の前記X線検出器のX線入射面を含む2次元座標における座標と、前記高吸収体投影領域の重心の前記2次元座標における座標と、前記回転中心軸から前記X線入射面までの距離と、前記X線検出器に配列されたX線検出素子の素子間隔と、に基づいて前記重心の前記実空間における座標を算出する、
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
【請求項７】
前記特定断面再構成手段は、前記特定断面領域に直交する少なくとも一つの直交断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の直交断面再構成像を更に生成し、
前記画像表示手段は、前記直交断面再構成像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項８】
前記抽出手段は、前記特定断面再構成像において前記被検体の特定部位が撮影された第二特定部位投影領域を更に抽出し、
前記特定断面再構成手段は、前記特定断面再構成像を含む2次元平面における前記第二特定部位領域がなす角度からなる極角を求め、前記方位角と前記極角とに基づいて、前記特定部位を含み、前記特定断面領域に垂直、かつ前記極角方向に平行な実空間領域からなる傾斜断面領域を求め、当該傾斜断面領域において得られた前記投影データを逆投影演算して前記被検体の傾斜断面再構成像を生成する、及び／又は、前記特定断面領域と前記傾斜断面領域とに直交する実空間領域からなる垂直断面領域を求め、当該垂直断面領域において得られた前記投影データを逆投影演算して前記被検体の垂直断面再構成像を生成し、  前記画像表示手段は、前記被検体の傾斜断面再構成像及び前記被検体の垂直断面再構成像の少なくとも一つを表示する、
ことを特徴とする請求項7に記載のX線CT装置。
【請求項９】
前記特定断面再構成手段は、前記高吸収体の前記軸方向を中心線とする仮想円柱投影面への中心投影像を更に生成し、
前記画像表示手段は、前記中心投影像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
【請求項１０】
前記画像表示手段は、前記選択された投影データに基づいて計算された前記特定部位の方位角及び極角方向を用いて生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像の少なくとも一つを初期表示し、
前記X線CT装置は、前記方位角及び前記極角のうち少なくとも一つのパラメータの変更入力を受け付ける画像パラメータ入力手段を更に備え、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１１】
前記画像表示手段は、前記選択された投影データに基づいて計算された前記特定部位の方位角及び極角方向を用いて生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像の少なくとも一つを初期表示し、
前記X線CT装置は、前記方位角及び前記極角のうち少なくとも一つのパラメータの変更入力を受け付ける画像パラメータ入力手段を更に備え、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。
【請求項１２】
前記画像パラメータ入力手段は、前記仮想円柱投影面の半径、前記中心線の領域、及び中心投影する前記被検体のX線吸収係数の閾値のうちの少なくとも一つのパラメータの変更入力を更に受け付け、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項11に記載のX線CT装置。
【請求項１３】
前記選択された投影データ及び前記選択されなかった投影データを逆投影演算して前記被検体の再構成像を生成する再構成手段を更に備え、
前記画像表示手段は、前記被検体の再構成像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項１４】
前記方位角と直交する方向に、前記X線源と前記X線検出器とを対向配置したまま移動し、前記特定部位を含む前記被検体のX線透過像を撮影する透視撮影手段を更に備える、  ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項１５】
X線源によりX線を発生させるステップと、前記X線を被検体に照射し、前記被検体を透過したX線を検出し投影データを出力するステップと、前記投影データから、前記被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、前記特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択するステップと、前記選択された投影データが撮影されたときの前記特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、前記方位角に平行で前記代表点の座標を通る実空間領域からなる特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の特定断面再構成像を生成するステップと、前記特定断面再構成像を表示するステップと、を備えることを特徴とするX線CT撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、X線CT装置に係り、特に、穿刺針を被検体に刺し入れて患部の組織を採取又は治療する穿刺術の計画及び実際の穿刺術中の作業の支援に有用なX線CT装置及びX線CT撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1には、再構成演算された3次元画像データを読み込み、穿刺針の進行方向(以下「穿刺パス」という)を含む直交断面像を表示する、画像処理表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-169070号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献1の画像処理表示装置は、術者が3次元画像を見ながら、穿刺を行う患部とプレーンカット面を、手動にて設定し、穿刺パスを1つの交線とする直交3断面を表示する仕組みとなっている。そのため、手動操作が必要とされ、特に術中において使用しにくいという問題があった。更に、特許文献1では、3次元CT像を再構成演算したのち、直交3断面を再構成するので、この直交3断面を表示するまでに、3次元CT像を再構成演算をするための時間を要するという問題があった。【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、穿刺パスを含むX線CT像の再構成に要する術者の手間の削減及び時間の短縮化を図るX線CT装置及びX線CT撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コーンビームCT撮影中に、投影像から特定部位の方位角を算出しておき、CT撮影(スキャン撮影)終了直後に、特定部位を所望する方向から見た特定断面のみを再構成して表示するX線CT装置を実現する。特に、CT撮影(スキャン撮影)終了直後に、自動的に、穿刺針の方位角を含む断面とその直交3断面のみを再構成演算し、表示し得るX線CT装置を実現する。【０００７】
より詳しくは、本発明に係るX線CT装置は、X線を発生させるX線源と、前記X線源に対向して配置され、被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器とを対向配置して回転させる回転手段と、前記被検体の投影データから、前記被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、前記特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択する抽出手段と、前記選択された投影データが撮影されたときの前記特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、前記方位角に平行で前記代表点の座標を通る実空間領域からなる特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の特定断面再構成像を生成する特定断面再構成手段と、前記特定断面再構成像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、X線CT装置の撮影終了と同時に、投影データに含まれる特定部位の投影像を基に、所望する角度からみた特定部位が含まれるX線CT像を再構成して表示するため、術者が所望する角度を入力する手間を省くことができるとともに、得られた投影データ全てを再構成してから所望する角度からみた高吸収体が含まれるX線CT像を得る場合に比べて処理の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用されるコーンビームX線CT装置(Cアーム方式)1を示す概略構成図。
【図１ａ】本発明が適用される移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT装置1aを示す概略構成図。
【図１ｂ】図1及び図1aに示す画像再構成手段200及び直交断面像生成手段300の詳細構成図。
【図２】穿刺針5の方位角、極角を説明する図。
【図３】特定の方位角から穿刺の投影データを示す図であって、(a)は方位角aから見た図、(b)は方位角bから見た穿刺の投影データを示す図、(c)は方位角Cから見た穿刺の投影データを示す図である。
【図４】投影角度と穿刺投影点の関係を説明する図。
【図５】本発明による直交断面像生成処理の一実施形態における動作を示すフローチャート。
【図５ａ】本発明による直交断面像生成処理の一実施形態における動作を示すフローチャート。
【図５ｂ】本発明による直交断面像生成処理の一実施形態における動作を示すフローチャート。
【図６ａ】本発明における直交断面像表示画面の例を示す図。
【図６ｂ】本発明における直交断面像と中心投影像の表示画面の例を示す図。
【図６ｃ】本発明における直交断面像と中心投影像の表示画面の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を用いて本発明に係るX線CT装置の実施の形態について詳説する。本発明の実施形態を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
本実施形態では、Cアーム方式と称されるコーンビームX線CT装置、すなわち、X線源と2次元X線検出器とをC型アームに対向して配置させ、C型アームで回転撮影して3次元CT像を得るコーンビームX線CT装置を用い、IVR(インターベンショナルラジオロジー)と呼ばれる血管塞栓・治療術や、穿刺針を被検体に刺し入れて患部の組織を採取又は治療する穿刺術を例に説明する。
【００１２】
まず、本発明が適用されるコーンビームX線CT装置の概略的な構成について説明する。図1は、Cアーム方式と称されるコーンビームX線CT装置1の概略構成図である。被検体2に対してX線を照射し、被検体2のX線透過像111を撮影する撮影部10と、撮影部10の各構成要素を制御したり、X線透過像111に基づいて被検体2の3次元CT像を再構成したりする制御演算部20とを備える。また、画像を表示する表示装置80と、表示装置80に表示される画像の位置やパラメータを入力するための、マウス、キーボード、あるいはトラックボール等からなる情報入力装置70と、を備える。
【００１３】
図1aは、移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT装置1aの概略構成図であり、撮影部10aと、撮影部10aの各構成要素を制御したり、3次元CT像を再構成したりする制御演算部20aと、を備える。コーンビームX線CT装置1aには、車輪6が搭載され、検査室、手術室を移動できるようになっている。
【００１４】
ところで、図1は、紙面に平行な方向に回転中心軸4が有り、X線源11と2次元X線検出器12が回転中心軸4を中心に旋回するようになっているのに対し、図1aは、紙面と垂直な方向に回転中心軸4が存在し、X線源11と2次元X線検出器12が紙面と平行な面内をスライド回転するように描かれているが、図1のコーンビームX線CT装置1が紙面と平行な面内をスライド回転しても、図1aの移動型X線装置に搭載されたコーンビームX線CT装置1aが旋回してもよい。
【００１５】
なお、被検体2には、穿刺針5が刺し入れられており、患部の組織を採取又は治療する穿刺術を行えるようになっている。
【００１６】
以下、図1に示す各構成要素を主に説明し、必要に応じ、図1a、図1bに示す構成要素を説明する。
【００１７】
(撮影部10)
撮影部10は、寝台17と、該寝台17に横臥された被検体2にX線を照射するX線源11と、該X線源11に対向して設置され被検体2を透過したX線を検出することによりX線透過像111を出力する2次元X線検出器12と、X線源11及び2次元X線検出器12を機械的に接続するC型アーム13と、該C型アーム13を保持するC型アーム保持体14と、該C型アーム保持体14を天井に取り付ける天井支持体15と、該天井支持体15を図示の状態で前後左右の2次元方向に移動可能に支持する天井レール16と、被検体2に造影剤を注入するインジェクタ18と、を備える。
【００１８】
X線源11は、X線を発生するX線管11tと、X線管11tからのX線照射の方向を円錐、四角錐状、あるいは多辺角錐状に制御するコリメータ11cと、を備える。
【００１９】
2次元X線検出器12には、たとえばTFT素子を用いるフラットパネルディテクター「FPD」が用いられる。一方、2次元X線検出器12の別の例として、X線透過像を可視光像に変換するX線イメージインテンシファイアと、X線イメージインテンシファイアの像を結像する光学レンズ、及び光学レンズにより結像されたX線イメージインテンシファイアの可視光像を撮影するCCDテレビカメラ等の組み合わせから構成される2次元X線検出器を用いてもよい。そして、2次元X線検出器12の撮影視野は円形、方形いかなる形状であってもよい。
【００２０】
上記C型アーム13は、被検体2の撮影に際して、所定の投影角度毎に回転中心軸4を中心として回転移動する。これにより、上記X線源11と2次元X線検出器12は対向配置したまま、ほぼ同一の平面上にある円軌道を回転移動し、X線撮影を行う。この回転移動については、画像再構成演算に使用される撮影幾何学パラメータが存在する。撮影幾何学パラメータに、C型アーム13が回転移動することにより、X線源11が描く円軌道を含む面である回転軌道面(ミッドプレーン)3と、回転中心軸4が挙げられる。
【００２１】
以下の説明では、回転中心軸4の方向にZ軸をとり、Z軸に直交し寝台水平面と平行な方向にX軸、Z軸とX軸に直交する方向にY軸をとる、3次元座標系を用いる。そして、後述する図4に示すように、回転撮影方向とY軸とのなす角度を投影角度β(31)と定義する。一方、2次元X線検出器12の各素子チャンネルに、2次元座標(u，v)を割り当て、左右方向にu軸、上下方向にv軸をとる。また、2次元検出器の素子間隔を(Δu，Δv)とする。すると、回転撮影における、X線透過像111あるいは投影データ211は、2次元座標(u，v)と、投影角度βで、一意的に表される。以下、「投影角度方向」βにおける、X線透過像111あるいは投影データ211である事を顕に示すために、X線透過像(β)、投影データ(β)、あるいは2次元座標(u(β)，v(β))と記載することがある。
【００２２】
(制御演算部20)
制御演算部20は、撮影部10を制御する撮影部制御手段100と、撮影部10が出力したX線透過像111を収集して格納する画像収集手段110と、収集されたX線透過像111に基づいて3次元CT像を再構成する画像再構成手段200と、本発明の特徴である穿刺パスを含む直交断面像を生成する直交断面像生成手段300と、画像再構成手段200及び直交断面像生成手段300が生成した断面像を表示する画像表示手段120と、情報入力装置70により直交断面像生成パラメータを入力する画像パラメータ入力手段60と、を備える。
【００２３】
(撮影部制御手段100)
撮影部制御手段100は、C型アーム13の、回転中心軸4の回りの回転移動を制御する撮影系回転制御手段101と、天井支持体15の天井レール16上での位置を制御してC型アーム13の被検体2に対する位置を2次元的に制御する撮影系位置制御手段102と、X線管11tに流す管電流のON、OFF等を制御するX線照射制御手段103と、インジェクタ18が被検体2に注入する造影剤の注入量及び注入タイミングを制御するインジェクタ制御手段104と、寝台17の位置を制御して被検体2の位置を調整するための寝台制御手段105と、2次元X線検出器12によるX線透過像111の撮影を制御する検出系制御手段107と、を備える。なお、C型アーム13の回転方向は、前述したように、紙面に平行な方向に回転中心軸4が有りX線源11と2次元X線検出器12が回転中心軸4を中心に旋回するようになっていても(図1)、回転中心軸4が紙面と垂直な方向に存在しX線源11と2次元X線検出器12が紙面と平行な面内をスライド回転するようになっていても(図1a)、あるいはその両方の回転動作を備えるものであってもよい。
【００２４】
(画像再構成手段200：図1b)
画像再構成手段200は、前処理手段210と、フィルタリング手段220と、逆投影手段230と、を備える。
【００２５】
前処理手段210は、画像収集手段110が収集したX線透過像111をX線吸収係数の分布像(以下「投影データ211」という)に変換する。本実施の形態では、まず、被検体2と寝台17を撮影視野内に配置しない状態で予め撮影された空気のX線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。次に被検体2を寝台17に載せた状態で撮影したX線透過像111の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。そして、上記2つの自然対数変換演算を施したX線透過像の差分を取ることにより、被検体2及び寝台17の投影データ211を得る。
【００２６】
フィルタリング手段220は、X線CT画像再構成におけるフィルタリング処理を行い、フィルタ処理投影データ221を生成する。
【００２７】
逆投影手段230は、フィルタ処理投影データ221に対し、例えばフェルドカンプの方法に基づいて逆投影演算を行い、3次元CT像240を生成する。
【００２８】
(直交断面像生成手段300:図1b)
直交断面像生成手段300は、本発明の特徴である穿刺パスを含む直交断面像を生成する手段であり、針線抽出手段310と、穿刺投影情報保存手段320と、直交断面再構成手段330と、を備える。
【００２９】
針線抽出手段310は、前記投影データ211あるいは後述する縦断面再構成手段333により生成される縦断面CT像81から、前記投影データにおいて穿刺針が撮影された領域である穿刺投影領域(以下「穿刺投影」と略記する)を抽出する。穿刺投影の抽出には、しきい値処理や、微分画像等が用いられる。そして、抽出した穿刺投影の、重心(u，v)と、傾き角θを計算する。傾き角θは、X線検出器のX線入射面を含む2次元座標(u、v)におけるv軸を基準する角度であって、投影角度βにおける傾き角θをθ(β)と表す。
【００３０】
穿刺投影情報保存手段320は、穿刺の投影データ211について、針線抽出手段310が計算した、重心(u，v)と、傾き角θを読み出し、回転撮影の投影角度βごとに、傾き角θ(β)を比較する。そして、穿刺投影の傾き角θ(β)の絶対値が最も小さくなる投影角度βminと、そのときの穿刺投影の重心座標(u(βmin)，v(βmin))を保存する。本実施形態では、針線抽出手段310と穿刺投影情報保存手段320とを別に備えたが、針線抽出手段310が重心(u，v)と傾き角θの算出、及び回転撮影の投影角度βごとに、傾き角θ(β)を比較し、絶対値が最も小さくなる投影角度βminを求めるようにしてもよい。
【００３１】
直交断面再構成手段330は、前記投影角度βminと重心座標u(βmin)から、穿刺針5の方位角β’を算出する方位角算出手段331と、前記穿刺投影の重心(u(βmin)，v(βmin))の3次元座標を計算する3次元座標計算手段332と、穿刺パスを含む縦断面CT像81を再構成演算する縦断面再構成手段333と、針線抽出手段310により縦断面CT像81から穿刺領域を抽出し、穿刺針5の極角α(極角αは縦断面を含む2次元平面内の1軸(該2次元平面と前記0022において定義したX−Y平面との交線)に対する角度に相当する)を算出する極角算出手段334と、前記極角αと前記方位角β’とに基づいて穿刺パスを含む直交断面を逆投影演算する直交断面逆投影手段335と、を備え、直交断面像340及び中心投影像を出力する。
【００３２】
なお、上記の針線抽出手段310及び穿刺投影情報保存手段320において、投影角度βminを求めるための指標として、穿刺投影の傾き角θ(β)を用い、その絶対値が最も小さくなるという判別を行ったが、図5(a)に示すように、傾き角θ(β)の代わりに、穿刺投影の長さL(β)を用い、L(β)が最小となるという条件を課してもよい。また、図5(b)に示すように、穿刺投影領域の濃度値D(β)が最大となるという条件を課すことも可能である。さらに、穿刺投影の傾き角θ(β)と長さL(β)というように、複数の指標を併用して、投影角度βminを求めるようにしてもよい。穿刺投影が投影データに全て含まれていないときには、長さに代わり傾き角を用いたり、傾き角度を測れるほどの長さがない場合には、長さや濃度値を用いるなど、穿刺投影の状態に合わせて、抽出条件を適宜代えてもよい。
【００３３】
上記のコーンビームX線CT装置1の仕様例は次のとおりである。X線源11と回転中心軸4との距離は800mm、回転中心軸4と2次元X線検出器12のX線入射面との距離は400mm、FPDのX線入射面は400mm×300mmの大きさの長方形であって、TFT素子数は2048×1536、素子間隔は0.2mmである。FPDにX線が入射すると、まずX線入射面でCsI等の発光体により光に変換され、光信号はフォトダイオードにより電荷に変換される。蓄積した電荷は一定のフレームレートごとにTFT素子によりデジタル信号に変換され、読み出される。回転撮影モードでは、2×2のTFT素子をビンニングし、画像サイズ1024×768、画素ピッチ0.4mm、毎秒30フレームで、X線透過像111を読み出す。撮影系回転制御手段101は、2次元X線検出器12を、被検体2の左手の方向(−100度)から天井方向(0度)を通過し、被検体2の右手方向(＋100度)まで移動させる。これにより、200度の投影角度にわたる被検体2のX線透過像111を撮影する。C型アーム13の回転速度の代表例は1秒当たり40度で、スキャン時間は例えば5秒である。
【００３４】
次に、コーンビームX線CT装置1による撮影における動作の概要について説明する。
コーンビームX線CT装置1では、先ず撮影系回転制御手段101は、回転中心軸4を中心にC型アーム13の旋回を開始する。回転加速期間を経たのち、X線照射制御手段103はX線管11tからX線を照射し、検出系制御手段107は2次元X線検出器12による撮像を開始する。X線管11tから照射されたX線は、被検体2を透過した後、2次元X線検出器12に取り込まれる。2次元X線検出器12の信号は、A／D変換を経た後、デジタル信号からなるX線透過像111として画像収集手段110に収集される。2次元X線検出器12の標準走査モードは毎秒30フレームで、回転撮影における投影角度間隔は1.33度で、5秒間に150枚のX線透過像111を収集する。200度の回転撮影が完了すると、X線照射制御手段103はX線管11tのX線照射を終了し、撮影系回転制御手段101は回転減速期間を経たのち回転を停止する。
【００３５】
また、例えば2次元X線検出器12として、X線イメージインテンシファイアと、光学レンズ及びCCDテレビカメラの組み合わせを用いる場合の仕様例は、X線イメージインテンシファイアの直径は300mm、CCDテレビカメラの標準走査モードは毎秒60フレーム、走査線数512本、あるいは毎秒30フレーム、走査線数1024本で、CCDテレビカメラは、光学レンズにより結像されたX線イメージインテンシファイアの可視光像を撮影する。CCDテレビカメラが撮影したX線透過像は、ビデオ信号に変換した後にA／D変換され、512×512あるいは1024×1024のデジタル画像として画像収集手段110に収集される。
【００３６】
画像再構成手段200は、以上の回転撮影動作中に、あるいは回転撮影終了直後に、画像収集手段110からX線透過像111を読み出し、前処理手段210と、フィルタリング手段220を実行し、投影データ211と、フィルタ処理投影データ221を生成する。そして、回転撮影終了直後に、直交断面像生成手段300により、穿刺パスを含む直交断面像340を生成する。なお、逆投影手段230は、直交断面像340の生成後に、バックグランドで実行される事を想定しているが、回転撮影動作中に、逆投影手段230まで実行し、被検体2の3次元CT像240を生成してしまっていてもよい。
【００３７】
画像表示手段120は、直交断面像340や中心投影像、及び3次元CT像240を、CRT装置や液晶ディスプレイ装置等からなる表示装置80に表示する。なお、画像表示手段120は、画像収集手段110に記録されたX線透過像111の表示、及び画像パラメータ入力手段60において直交断面像340及び中心投影像を生成するパラメータを入力するためにも使用される。
【００３８】
次に、図2と図3を用い、穿刺針5の方位角とそれを自動的に算出する原理を説明する。図2は、穿刺針5の方位角及び極角を説明する図である。一般に、3次元空間内で、穿刺針5のような直線形状の物体の向きは、2つの角度、方位角β’と、極角αで表される。33は、穿刺針5の方向を延長した直線であり、この延長直線33の一点と交わり、先に定義したX軸、Y軸、Z軸と平行な、3軸の座標軸、X’軸(21’)、Y’軸(22’)、Z’軸(23’)をとる。また、以下の便宜上、穿刺針5の延長直線33と、Z’軸(23’)を含む平面を縦断面34と定義する。
【００３９】
図3は、穿刺の投影データを示す図であり、5a〜5cはそれぞれ、図2に示す矢印a〜cの方向から見た穿刺針5の投影像である。なお、図2の残りの矢印方向dは前記縦断面34を垂直に見る方向、eは後述する穿刺パスを含む極角断面像82を見る方向を示す。
【００４０】
図3(a)〜(c)に示す、穿刺針投影像5a〜5cから分かるように、視線方向(a〜c)に応じて、穿刺投影の傾き角θ(35)、及び長さL、並びに濃度値Dは変化し、ちょうど穿刺針5の方位角β’に当たる方向bの投影像5b(図3(b))において、穿刺投影の傾き角θはゼロ、長さLは最小、濃度値Dは最大となる。X線源11はXY平面内の円軌道を描くので、上記の方位角β’を、回転撮影の投影角度β(投影角度は、体軸方向Z軸に直交するX−Y平面に含まれる回転軌道面において、Y軸を基準とする角度に相当する)に置き換えても同じ議論ができる。即ち、投影データ(β)から、穿刺投影の傾き角θの絶対値を最小とする、あるいは長さLを最小、濃度値Dを最大とする、投影角度βminを一意的に定める事ができる。
【００４１】
なお、穿刺針5の方位角と極角を算出する方法に、以下に挙げる別形態の実施方法も考えられる。これは、穿刺針5をその両端を結ぶ線分と考え、平行でない2方向の投影データ(β1、β2)から、両点の3次元座標を計算するというものである。原理的には、両点それぞれについて3次元空間内で2方向の直線とその交点である3次元座標が定まるので、方位角と極角の算出は可能であるが、実際には、穿刺針5の両端という”特徴点”を識別するのに十分なコントラストと空間分解能を得ることは容易でなく、この方法による算出精度は不十分となるのが通常である。従って、本明細書では、穿刺投影の傾き角情報から、穿刺針5の方位角β’を定め、極角αを算出していく実施形態を主に、以下、説明を続ける。
【００４２】
次に、図4、図5、図5a、図5bを用い、本発明の特徴である、穿刺パスを含む直交断面像を生成する演算処理を具体的に説明する。図4は、投影角度と穿刺投影点の関係を説明する図である。図5、図5a、図5bは、本発明による直交断面像生成処理の一実施形態における動作を示すフローチャートである。
【００４３】
以下、図5の各ステップに沿って説明する。コーンビームCT撮影を開始すると、投影角度βのX線透過像111(β)が収集される。
【００４４】
(ステップS210)
前処理手段210は、投影角度βのX線透過像111(β)に前処理を施し、被検体2の投影データ211(β)を生成する(S210)。
【００４５】
(ステップS220)
フィルタリング手段220は、投影データ211(β)にフィルタリング処理を施し、フィルタ処理投影データ221(β)を生成する(S220)。
【００４６】
(ステップS230)
逆投影手段230は、フィルタ処理投影データ221に対し、逆投影演算を行い、3次元CT像240を生成する(S230)。
【００４７】
(ステップS310)
針線抽出手段310は、以下のステップS311及びステップS312、またはそのいずれかを用いて、投影データ211(β)から針線を抽出し、穿刺投影の重心(u(β)，v(β))とその傾き角θ(321)を計算する(S310)。
【００４８】
(ステップS311)
投影データ211(β)にしきい値処理を施し、穿刺針が投影データに撮影された領域である穿刺投影を抽出する。穿刺針は、軟部組織や骨等と比べて、そのX線吸収係数が著しく高いので、しきい値を設定する事は比較的容易である(S311)。
【００４９】
(ステップS312)
投影データ211(β)に微分フィルタ処理を施し、微分画像から、穿刺投影の境界線を抽出する。また、フィルタリング手段220も一種の微分フィルタ処理なので、改めて微分画像を作成する代わりに、ステップS220が生成するフィルタ処理投影データ221(β)で代用する方法も可能である(S312)。
【００５０】
なお、上記のステップS311及びステップS312は、両方を実施する必要は無く、いずれか片方のみを実施して、穿刺投影の重心(u(β)，v(β))とその傾き角θ(β)(321)を計算する事も可能である。一方、ステップS311とステップS312との両方を実施すれば、バックグランドを減らし、穿刺投影の抽出精度を向上させることができる。
【００５１】
(ステップS320)
穿刺投影情報保存手段320は、投影角度βについてステップS310が計算した、穿刺投影の重心(u(β)，v(β))とその傾き角θ(β)(321)を比較し、傾き角θ(β)の絶対値が最も小さくなる投影角度βminと、そのときの穿刺投影の重心座標(u(βmin)，v(βmin))とその傾き角θ(βmin)を保存する(S320)。
【００５２】
(ステップS322)
現在の投影角度βにおける穿刺投影の傾き角θ(β)と、θ(βmin)の絶対値を比較し、θ(β)の絶対値がθ(βmin)の絶対値よりも大きい(YES)の場合はステップS112へ進む。θ(β)の絶対値がθ(βmin)の絶対値よりも小さい(NO)の場合は、ステップS323へ進む(S322)。
【００５３】
(ステップS323)
穿刺投影情報保存手段320が保存しているβmin、穿刺投影の重心座標(u(βmin)，v(βmin))及び傾き角θ(βmin)を、現在の投影角度βと、投影角度βにおける穿刺投影の重心座標(u(β)，v(β))及び傾き角θ(β)に置き換える(S323)。
【００５４】
なお、図5の実施形態では、傾き角θ(β)の絶対値が最小となる1つの投影角度βについて、そのときの穿刺投影の重心座標(u(βmin)，v(βmin))と、傾き角θ(βmin)を保存するようにしているが、さらに、傾き角θ(β)の絶対値が2番目に小さい投影角度(βmin2)や、3番目に小さい投影角度(βmin3)について、そのときの穿刺投影の重心座標と傾き角θを保存してもよい。そして、後述のステップS330が実行する直交断面再構成手段330において、補間により投影角度(βmin)及び穿刺投影の重心座標(u(βmin)，v(βmin))を求めることにより、穿刺針5の方位角β’と極角αの決定精度、並びに穿刺の直交断面の位置精度を向上させる事が可能である。
【００５５】
(ステップS112)
現在の投影角度βあるいは撮影枚数が所定の値になっているかを確認し、所定の値になっていない(NO)の場合は、ステップS113へ進む。所定の値になっている(YES)の場合は、コーンビームCT撮影を終了し、ステップS330に進み、穿刺の直交断面像を再構成する(S112)。
【００５６】
(ステップS113)
X線管11t及び2次元X線検出器12を、所定の投影角度増分Δβだけ回転移動し、コーンビームCT撮影を続ける。次の投影角度(β＋Δβ)について、画像収集手段110によりX線透過像111を収集する。そして、ステップS210からステップS112までの処理を続ける(S113)。
【００５７】
(ステップS330)
直交断面再構成手段330は、βminと、そのときの重心座標(u(βmin)，v(βmin))から、穿刺針5の方位角β’と極角αを定め、穿刺パスを含む直交断面像340及び後述する中心投影像を生成する(S330)。
【００５８】
なお、上記のステップS310−ステップS323において、投影角度βminを求めるための指標として、穿刺投影の傾き角θ(β)を用い、その絶対値が最も小さくなるという判別を用いる例を説明したが、前述したように、傾き角θ(β)の代わりに、穿刺投影の長さL(β)という指標を用い、図5aのステップS320aにおいて、穿刺投影の長さL(β)が最小になるか否かを判別してもよい。なお、図5aの動作は、傾き角θ(β)という指標を、穿刺投影の長さL(β)という指標に置き換える以外は、図5のフローチャートと同一なので、その詳細の説明は省略する。
【００５９】
また、図5bに示すように、上記ステップS310−ステップS323において、穿刺投影領域の濃度値D(β)が最大になるという指標を用いることも可能である。さらに、穿刺投影の傾き角θ(β)と長さL(β)というように、複数の指標を併用して、投影角度βminを求める実施形態も考えられる。
【００６０】
以下、ステップS330の細ステップであるS331以降のステップを説明するに当たり、投影角度と穿刺投影点の関係式について、図4を用い説明する。
【００６１】
図4は、図2をZ軸23(回転中心軸4)の方向から見た図を示す。X線源11と回転中心軸4との距離をSOD、X線源11と2次元X線検出器12のX線入射面との距離をSIDとする。前述のように、回転撮影における投影角度βを、XYZ座標系のY軸となす角度と定義する。一方、図2において、穿刺針5の延長直線33と、Z’軸(23’)を含む縦断面34を定義したが、さらに縦断面34とXY平面との交線34bを定義する。そして、34bがY’軸となす角度を穿刺針5の方位角β’とする。
【００６２】
図4に示すように、X線源11は半径SODの円周上を移動する。一方、X線源11と対向配置している2次元X線検出器12は、回転中心軸4の投影点をu＝uCと定義すると、uCは半径(SID−SOD)の円軌道を動く。そして、2次元X線検出器12のX線入射面は、この円軌道と垂直な方向を向いているので、2次元X線検出器12の面上で定義されたu軸方向の単位ベクトルは、図4に示すように、投影角度がβのとき(Cosβ、−sinβ)となる。
【００６３】
(ステップS331)
方位角算出手段331は、βminと、穿刺投影の重心座標u(βmin)と、回転中心軸4の投影点uCから、式(1)
｛数１｝
2011055741.tif 000003
により、穿刺針5の方位角β’を算出する(S331)。
【００６４】
(ステップS332)
3次元座標計算手段332は、穿刺針5の検出面上の投影点の3次元座標を計算する。投影角度がβminのとき、回転中心軸4の投影点uCは、
((SID−SOD)sin  βmin，(SID−SOD)Cos  βmin)
にある。穿刺針5の投影点はuCからu軸方向に｛u(βmin)−uC｝×Δuだけ変位(Δuは、検出器素子間隔)しているので、穿刺針5の投影点の3次元座標は、
x’＝(SID−SOD)sin  βmin＋｛u(βmin)−uC｝×Δu×Cos  βmin    y’＝(SID−SOD)Cos  βmin−｛u(βmin)−uC｝×Δu×sin  βminとなる(S332)。
【００６５】
(ステップS333)
縦断面再構成手段330は、縦断面34について、フィルタ処理投影データ221を使用して、後述の画像パラメータ入力手段60により設定されたスライス厚Tの縦断面CT像81を再構成する。再構成演算に必要なボクセルx，yの範囲は、
｛数2｝
−T/2≦(x−x’)Cosβ’−(y−y’)sinβ’≦T/2  ・・・(2)
を満たす不等式(2)により、限定される(S333)。
【００６６】
(ステップS334)
極角算出手段334は、ステップS333が生成した縦断面CT像81に、針線抽出手段310を施し、縦断面CT像81内の穿刺領域を抽出し、図6a〜図6cに示すように、X−Y平面との交線となす角度から穿刺針5の極角αを算出する(S334)。
【００６７】
(ステップS335)
直交断面逆投影手段335は、極角α、方位角β’から定まる、穿刺パスの直交断面領域を逆投影演算し、直交断面像340を生成する(S335)。
【００６８】
生成された3次元CT像240、直交断面像340及び後述する中心投影像は、画像表示手段120により表示装置80に表示される。
【００６９】
以上、例えばステップS333の不等式(2)において示したように、直交断面像生成手段300は、逆投影演算するボクセルx，y及びzの範囲を限定する。逆投影演算時間は、逆投影するボクセル数に比例するので、ボクセル数の限定により、高速に、再構成演算を行い、直交断面像340を表示する事が可能になる。さらに、穿刺針5を含む直交断面を規定する方位角と極角が、自動的に算出され、直交断面像340が自動的に表示されるので、特に術中において穿刺パスの位置確認に必要な直交断面像340を、コーンビームCTの撮影終了直後に、高速に再構成演算することができる。
【００７０】
次に、図6a〜図6cを用い、本発明の特徴である、穿刺の直交断面像340及び中心投影像を表示する表示画面の例を説明する。図6aは、本発明における直交断面像表示画面の例を示す図である。図6bは、本発明における直交断面像と中心投影像の表示画面の例を示す図である。図6cは、本発明における直交断面像と中心投影像の表示画面の例を示す図である。
【００７１】
図6aは、3つの直交断面像を表示するようになっており、81は縦断面CT像、82は穿刺パスを含む極角断面像、83は穿刺針5の進行方向に垂直な断面像を示す。84は左右反転ボタン、85は上下反転ボタンであり、断面像の左右、上下を反転して表示できるようになっている。86aは断面表示ボタン、86bは中心投影表示ボタンであり、図6aでは、断面表示ボタン86aがONとなっており、穿刺垂直断面像83を表示する。
【００７２】
図6a〜図6cの画像は、51が背骨、52が脊髄であり、例えば、脊柱管狭窄症を患っている患者(被検体2)に、穿刺針5を刺し入れて、背骨51の中を通っている脊髄52を狭窄させ、脊髄神経を圧迫させる原因となる、周辺組織の採取又は治療を行う、穿刺術を支援するための表示画面を描いたものである。
【００７３】
次に、画像パラメータ入力手段60が規定する、直交断面像生成に関係するパラメータを入力する部分を説明する。
【００７４】
スライス表示方法設定欄61は、穿刺パスを含む、縦断面CT像81及び極角断面像82を再構成するときの、スライス厚T(63)を設定する。そして、穿刺パスを含む断面81及び82と、穿刺進行方向と垂直な断面83について、そのスライス厚方向に画素値を加算平均して表示する(62a)か、最大値(MIP)画像を表示する(62b)か、最小値(MinIP)画像を表示する(62C)か、を選択できるようになっている。
【００７５】
スライス角度設定欄64は、生成する直交断面像を規定する、極角と方位角を変更できるようになっている。初めに、ステップS334で、極角αと方位角β’の”初期値”が定まり、ステップS335が生成する直交断面像を81〜83に表示するとともに、極角と方位角の初期値をそれぞれ65と66に表示する。そして、極角と方位角の値を、極角設定スライダー65a、方位角設定スライダー66aを情報入力装置70で左右にドラッグしたり、あるいは極角入力欄65b、方位角入力欄66bに直接数値を入力したりする事により、極角、方位角を変更して直交断面像81〜83を再構成し、表示することができるようになっている。
【００７６】
穿刺方向表示範囲設定欄67は、現在の穿刺針5の先端位置を0mmとし、穿刺針5の先端を進める方向にプラス(＋)、穿刺針5を戻す方向にマイナス(−)をとる。穿刺垂直面半径設定欄68は、穿刺垂直断面像83の表示半径Rを設定する。2つのパラメータ、穿刺垂直面半径68と穿刺方向表示範囲67は、穿刺垂直断面像83に画像情報として含まれている、穿刺パス55を中心線とする半径Rの円柱領域を規定する。この円柱領域を、図6a〜図6cの81及び82に、点線で示す。図6a〜図6cの場合は、現在の穿刺針5の先端位置(0mm)から、穿刺針5を＋40.0mmまで進めた方向の間の円柱領域に存在している画像情報を穿刺垂直断面像83に表示している。また、穿刺方向表示範囲スライダー67a、67bを別々に動かす代わりに、例えば、67aと67bがその間隔を固定に保ったまま、自動的に左右にスライドし、穿刺垂直断面像83の動画像を表示できるようになっていてもよい。
【００７７】
図6bは、前記中心投影表示ボタン86bをONとした場合の画面であり、穿刺パス55を含む縦断面CT像81と、極角断面像82と、穿刺パス55を中心線とする仮想円柱投影面への中心投影像83bを表示する。中心投影表示を選択すると、画面右下に注意部位閾値設定欄69が現われ、注意部位閾値設定スライダー69aを情報入力装置70で左右にドラッグしたり、注意部位閾値入力欄69bに直接数値を入力したりする事により、仮想円柱投影面へ投影される被検体2のX線吸収係数の下限値を変更した、中心投影像83bが表示されるようになっている。図6bは、穿刺パスから穿刺垂直面半径30.0mm以下の距離に、閾値200ＨＵ以上に造影された血管53及び血管54が存在している事の分かる、中心投影像83bを表示する様子を示している。
【００７８】
一方、図6cは、図6bにおいて、穿刺垂直面半径68を10.0mmに変更した場合の画面を示している。この場合、中心投影像83bには、目的とする脊髄52以外は何も表示されておらず、穿刺針5の進行方向から10.0mm以下の領域には注意部位が存在しないことが分かる。
【００７９】
なお、中心投影像83bを表示する場合も、穿刺方向表示範囲スライダー67a、67bがその間隔を固定に保ったまま、自動的に左右にスライドし、その動画像を表示できるようになっていてもよい。また、上記図6b及び図6cに示したように、注意部位の有無を、中心投影像83bに表示するのに加え、注意部位が穿刺パス55の付近に見つかった場合は、画面表示の明暗を繰り返して画面をリバースさせたり、あるいはアラームを鳴らせたりして、術者に注意を促すようにしてもよい。
【００８０】
また、本発明により、被検体2の投影像から、自動的に、穿刺針5の方位角と極角が計算できるので、例えば、穿刺針5を被検体2に挿入した時に最初に、あるいは、被検体2に穿刺針5を挿入する前に、穿刺針5をその挿入方向に向けて被検体2の表面に押し当て、コーンビームCT撮影を行い、穿刺投影情報保存手段320で定まる投影角度βminと直交する方向(図2のdの方向)にC型アーム13を移動する。その後は、X線透過像111を見ながら、穿刺針5を進めていくという、装置の運用法も可能である。
【００８１】
本実施形態による効果を説明する。3次元画像はデータ量が多く、その再構成演算には多くの演算量を必要とする。近年、複数の演算プロセッサを利用した並列計算が行われるようになり演算の高速化が図られるようになってきているが、C型アームを用いるコーンビームX線CT装置では、コーンビームCTの撮影終了後、3次元CT像を再構成演算するのに数十秒から数分を要するのが通常である。しかし、本実施形態によれば、穿刺の方位角を含む断面とその直交断面のみを高速に再構成演算し、直交3断面を表示するため、3次元画像を再構成したのち、上記の断面と直交断面を再構成する場合に比べて、高速に表示することができる。加えて、穿刺パスを中心線とする中心投影像によれば、穿刺針の進行方向に血管等の注意部位が有るのか検知しやすくなる。
【００８２】
上記実施形態では、高吸収体として直線形状の穿刺針を例に説明したが、本発明は穿刺針に限らず、被検体に含まれる特定部位を、特定方向からみた特定断面再構成像、及び特定断面に直交する直交断面像、更に特定断面を仮想円柱状に投影した中心投影像にも適用することができる。
【００８３】
なお、これまでの各実施形態で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
1  コーンビームX線CT装置、1a  移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT装置、2  被検体、3  回転軌道面(ミッドプレーン)、4  回転中心軸、5  穿刺針、5a  方位角aから見た穿刺針5の投影像、5b  方位角bから見た穿刺針5の投影像、5c  方位角Cから見た穿刺針5の投影像、6  車輪、10  撮影部、10a  移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT装置1aの撮影部、11  X線源、11t  X線管、11c  コリメータ、12  2次元X線検出器、13  C型アーム、14  C型アーム保持体、15  天井支持体、16  天井レール、17  寝台、18  インジェクタ、20  制御演算部、20a  移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT1aの制御演算部、21  X軸、21’  X軸に平行な座標軸、22  Y軸、22’  Y軸に平行な座標軸、23  Z軸、23’  Z軸に平行な座標軸、30a  方位角aから見た投影データ、30b  方位角bから見た投影データ、30C  方位角Cから見た投影データ、31  投影角度β、31’  穿刺針5の方位角β’、32  穿刺針5の極角α、33  穿刺針5の延長直線、34  穿刺針5の延長直線33とZ’軸(23’)を含む縦断面、34b  縦断面34とXY平面との交線、35  穿刺投影傾き角、51  背骨、52  脊髄、53  血管、54  血管、55  穿刺パス、60  画像パラメータ入力手段、61  スライス表示方法設定欄、62a  加算平均像表示ボタン、62b  MIP像表示ボタン、62C  MinIP像表示ボタン、63  スライス厚設定欄、63a  スライス厚設定スライダー、63b  スライス厚入力欄、64  スライス角度設定欄、65  極角設定欄、65a  極角設定スライダー、65b  極角入力欄、66  方位角設定欄、66a  方位角設定スライダー、66b  方位角入力欄、67  穿刺方向表示範囲設定欄、67a  穿刺方向表示下限値設定スライダー、67b  穿刺方向表示上限値設定スライダー、67C  穿刺方向表示下限値入力欄、67d  穿刺方向表示上限値入力欄、68  穿刺垂直面半径設定欄、68a  穿刺垂直面半径設定スライダー、68b  穿刺垂直面半径入力欄、69  注意部位閾値設定欄、69a  注意部位閾値設定スライダー、69b  注意部位閾値入力欄、70  情報入力装置、80  表示装置、81  縦断面34の再構成CT像、82  穿刺パス55を含む極角断面像、83  穿刺針5の進行方向に垂直な断面像(穿刺垂直断面像)、83b  中心投影像、83C  穿刺パス55と垂直断面の交点、84  左右反転ボタン、85  上下反転ボタン、86a  断面表示ボタン、86b  中心投影表示ボタン、100  撮影部制御手段、100a  移動型X線装置に搭載されたCアーム方式コーンビームX線CT装置1aの撮影部制御手段、101  撮影系回転制御手段、102  撮影系位置制御手段、103  X線照射制御手段、104  インジェクタ制御手段、105  寝台制御手段、107  検出系制御手段、110  画像収集手段、111  X線透過像、120  画像表示手段、200  画像再構成手段、210  前処理手段、211  投影データ、220  フィルタリング手段、221  フィルタ処理投影データ、230  逆投影手段、240  3次元CT像、300  直交断面像生成手段、310  針線抽出手段、320  穿刺投影情報保存手段、321  穿刺投影情報、321a  穿刺投影情報、330  直交断面再構成手段、331  方位角算出手段、332  3次元座標計算手段、333  縦断面再構成手段、334  極角算出手段、335  直交断面逆投影手段、340  直交断面像及び中心投影像
【図１】
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【図１ａ】
2011055741.tif 000005
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2011055741.tif 000012
【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月24日(2012.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線を発生させるX線源と、
前記X線源に対向して配置され、被検体を透過した前記X線を検出して前記被検体の投影データを出力するX線検出器と、
前記X線源と前記X線検出器とを対向配置して回転させる回転手段と、
前記被検体の投影データから、前記被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、前記特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択する抽出手段と、
前記選択された投影データが撮影されたときの前記特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、前記方位角に平行で前記代表点の座標を通る実空間領域からなる特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の特定断面再構成像を生成する特定断面再構成手段と、
前記特定断面再構成像を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、前記X線検出器のX線入射面を含む2次元平面における前記特定部位投影領域の傾き角度が所定角度となること、又は前記特定部位投影領域の長さが所定長となること、若しくは、前記特定部位投影領域の濃度値が所定値となること、のうち少なくとも一以上の条件を満たす前記投影データを選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項３】
前記特定部位は、前記被検体に含まれ、かつ、軸方向を有する形状の高吸収体により構成され、
前記抽出手段は、前記特定部位投影領域として、前記高吸収体が撮影された領域である高吸収体投影領域を抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項４】
前記特定断面再構成手段は、前記実空間領域における前記高吸収体の軸方向の方位角と、前記高吸収体投影領域の重心の前記実空間領域における座標と、を算出し、前記特定断面領域として、前記高吸収体の軸方向に平行で前記重心の座標を通る前記実空間領域からなる縦断面領域を求め、当該縦断面領域で得られた前記投影データを逆投影して前記被検体の縦断面再構成像を生成する、
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
【請求項５】
前記特定断面再構成手段は、前記選択された投影データが撮影されたときの前記実空間の一軸を基準とする前記X線の照射角度である投影角度と、前記選択された投影データが撮影されたときに前記回転の回転中心軸が前記投影データにおいて投影された領域からなる中心軸投影領域の前記X線検出器のX線入射面を含む2次元座標における座標と、前記高吸収体投影領域の重心の前記2次元座標における座標と、前記X線源から前記X線入射面までの距離と、前記X線検出器に配列されたX線検出素子の素子間隔と、に基づいて前記高吸収体の軸方向の方位角を算出する、
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
【請求項６】
前記特定断面再構成手段は、前記選択された投影データが撮影されたときの前記実空間の一軸を基準とする前記X線の照射角度である投影角度と、前記選択された投影データが撮影されたときに前記回転の回転中心軸が前記投影データにおいて投影された領域からなる中心軸投影領域の前記X線検出器のX線入射面を含む2次元座標における座標と、前記高吸収体投影領域の重心の前記2次元座標における座標と、前記回転中心軸から前記X線入射面までの距離と、前記X線検出器に配列されたX線検出素子の素子間隔と、に基づいて前記重心の前記実空間における座標を算出する、
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。
【請求項７】
前記特定断面再構成手段は、前記特定断面領域に直交する少なくとも一つの直交断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の直交断面再構成像を更に生成し、
前記画像表示手段は、前記直交断面再構成像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項８】
前記抽出手段は、前記特定断面再構成像において前記被検体の特定部位が撮影された第二特定部位投影領域を更に抽出し、
前記特定断面再構成手段は、前記特定断面再構成像を含む2次元平面における前記第二特定部位投影領域がなす角度からなる極角を求め、前記方位角と前記極角とに基づいて、前記特定部位を含み、前記特定断面領域に垂直、かつ前記極角方向に平行な実空間領域からなる傾斜断面領域を求め、当該傾斜断面領域において得られた前記投影データを逆投影演算して前記被検体の傾斜断面再構成像を生成する、及び／又は、前記特定断面領域と前記傾斜断面領域とに直交する実空間領域からなる垂直断面領域を求め、当該垂直断面領域において得られた前記投影データを逆投影演算して前記被検体の垂直断面再構成像を生成し、  前記画像表示手段は、前記被検体の傾斜断面再構成像及び前記被検体の垂直断面再構成像の少なくとも一つを表示する、
ことを特徴とする請求項7に記載のX線CT装置。
【請求項９】
前記特定断面再構成手段は、前記高吸収体の前記軸方向を中心線とする仮想円柱投影面への中心投影像を更に生成し、
前記画像表示手段は、前記中心投影像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
【請求項１０】
前記画像表示手段は、前記選択された投影データに基づいて計算された前記特定部位の方位角及び極角方向を用いて生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像の少なくとも一つを初期表示し、
前記X線CT装置は、前記方位角及び前記極角のうち少なくとも一つのパラメータの変更入力を受け付ける画像パラメータ入力手段を更に備え、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項8に記載のX線CT装置。
【請求項１１】
前記画像表示手段は、前記選択された投影データに基づいて計算された前記特定部位の方位角及び極角方向を用いて生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像の少なくとも一つを初期表示し、
前記X線CT装置は、前記方位角及び前記極角のうち少なくとも一つのパラメータの変更入力を受け付ける画像パラメータ入力手段を更に備え、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記特定断面再構成像、前記傾斜断面再構成像、前記垂直断面再構成像、及び前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項9に記載のX線CT装置。
【請求項１２】
前記画像パラメータ入力手段は、前記仮想円柱投影面の半径、前記中心線の領域、及び中心投影する前記被検体のX線吸収係数の閾値のうちの少なくとも一つのパラメータの変更入力を更に受け付け、
前記特定断面再構成手段は、前記変更入力されたパラメータに基づいて、前記画像表示手段に表示されている前記中心投影像を再度生成し、
前記画像表示手段は、前記再度生成された前記中心投影像を表示する、
ことを特徴とする請求項11に記載のX線CT装置。
【請求項１３】
前記選択された投影データ及び前記選択されなかった投影データを逆投影演算して前記被検体の再構成像を生成する再構成手段を更に備え、
前記画像表示手段は、前記被検体の再構成像を更に表示する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項１４】
前記方位角と直交する方向に、前記X線源と前記X線検出器とを対向配置したまま移動し、前記特定部位を含む前記被検体のX線透過像を撮影する透視撮影手段を更に備える、  ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。
【請求項１５】
X線源によりX線を発生させるステップと、前記X線を被検体に照射し、前記被検体を透過したX線を検出し投影データを出力するステップと、前記投影データから、前記被検体の特定部位が撮影された領域である特定部位投影領域を抽出し、前記特定部位投影領域の物理量が所定の条件を満たす投影データを選択するステップと、前記選択された投影データが撮影されたときの前記特定部位の方位角と、前記特定部位投影領域の代表点の座標と、を算出し、前記方位角に平行で前記代表点の座標を通る実空間領域からなる特定断面領域で得られた前記投影データを逆投影演算して、前記被検体の特定断面再構成像を生成するステップと、前記特定断面再構成像を表示するステップと、を備えることを特徴とするX線CT撮影方法。
【国際調査報告】
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